Matapos ang ilang taon ng pag-unlad, ang mga radio transmitter ay unti-unting lumipat mula sa simpleng arkitektura ng IF transmission sa quadrature IF transmitter at zero IF transmitter. Gayunpaman, ang mga arkitekturang ito ay mayroon pa ring mga limitasyon. Ang pinakabagong transmiter ng direktang pag-convert ng RF ay maaaring mapagtagumpayan ang mga limitasyon ng mga tradisyunal na transmiter. Inihahambing ng artikulong ito ang mga katangian ng iba't ibang mga arkitektura ng paghahatid sa mga wireless na komunikasyon. Gumagamit ang RF direct conversion transmitter ng isang digital-to-analog converter (DAC) na may mataas na pagganap, na halatang mga bentahe kaysa sa tradisyunal na mga teknolohiya. Ang RF direktang pagpapadala ng transmiter ay mayroon ding sariling mga hamon, ngunit nagbibigay ito ng paraan para sa pagsasakatuparan ng isang tunay na arkitektura ng paghahatid ng radyo ng software.
Ang RF DAC, tulad ng 14-bit 2.3Gsps MAX5879, ay ang pangunahing circuit ng RF direktang arkitektura ng conversion. Ang DAC na ito ay maaaring magbigay ng mahusay na magaling at pagganap ng ingay sa loob ng isang 1GHz bandwidth. Ang aparato ay nagpatibay ng makabagong disenyo sa pangalawa at pangatlong banda ng Nyquist, sumusuporta sa paghahatid ng signal, at maaaring i-synthesize ang mga signal ng dalas ng radyo na may dalas ng output na hanggang sa 3GHz. Ang mga resulta ng pagsukat ay nagpapatunay sa pagganap ng DAC.
Tradisyonal na arkitektura ng RF transmitter
Sa nakaraang ilang mga dekada, ang tradisyunal na arkitektura ng transmitter ay ginamit upang makamit ang disenyo ng superheterodyne, gamit ang lokal na oscillator (LO) at panghalo upang makabuo ng intermediate frequency (IF). Karaniwang bumubuo ang panghalo ng dalawang mga frequency ng imahe (tinatawag na sidebands) malapit sa LO, at nakakakuha ng isang kapaki-pakinabang na signal sa pamamagitan ng pag-filter ng isa sa mga sidebands. Ang mga modernong wireless system ng paghahatid, lalo na ang mga base station (BTS) transmitter, karamihan ay nagsasagawa ng I at Q quadrature modulate sa baseband digital modulation signal.
0Traditional arkitektura ng RF transmitter
Sa nakaraang ilang mga dekada, ang tradisyunal na arkitektura ng transmitter ay ginamit upang makamit ang disenyo ng superheterodyne, gamit ang lokal na oscillator (LO) at panghalo upang makabuo ng intermediate frequency (IF). Karaniwang bumubuo ang panghalo ng dalawang mga frequency ng imahe (tinatawag na sidebands) malapit sa LO, at nakakakuha ng isang kapaki-pakinabang na signal sa pamamagitan ng pag-filter ng isa sa mga sidebands. Ang mga modernong wireless system ng paghahatid, lalo na ang mga base station (BTS) transmitter, karamihan ay nagsasagawa ng I at Q quadrature modulate sa baseband digital modulation signal.
Larawan 1. Arkitekturang wireless transmitter.
Quadrature KUNG transmiter
Ang kumplikadong baseband digital signal ay may dalawang mga landas sa baseband: I at Q. Ang bentahe ng paggamit ng dalawang mga signal path ay kapag gumagamit ng isang analog quadrature modulator (MOD) upang ma-synthesize ang dalawang kumplikadong mga signal ng IF, ang isa sa mga sidebands ng IF ay natanggal. Gayunpaman, dahil sa kawalaan ng simetrya ng mga I at Q channel, ang dalas ng imahe ng modulator ay hindi magiging perpektong offset. Ang quadrature na IF na arkitektura ay ipinapakita sa Larawan 1 (B). Sa pigura, isang digital quadrature modulator at LO na bilang na kinokontrol na oscillator (NCO) ang ginagamit upang isama ang I at Q baseband signal (coefficient R) at baguhin ang mga ito sa positibong Hand over IF carrier. Pagkatapos, pinapalitan ng dalawahang DAC ang mga digital I at Q IF carrier sa mga analog signal at ipinapadala sa modulator. Upang higit na madagdagan ang pagpigil sa mga walang silbi na sidebands, gumagamit din ang system ng isang bandpass filter (BPF).
Zero-IF transmiter
Sa zero intermediate frequency (ZIF) transmitter na ipinakita sa Figure 1 (A), ang baseband digital quadrature signal ay interpolated upang matugunan ang mga kinakailangan sa pag-filter; pagkatapos ay ipinadala ito sa DAC. Ang quadrature analog output ng DAC ay ipinadala din sa analog quadrature modulator sa baseband. Dahil ang buong modulated signal ay na-convert sa isang RF carrier sa dalas ng LO, ang arkitektura ng ZIF ay talagang naka-highlight ang "alindog" ng quadrature na paghahalo. Gayunpaman, isinasaalang-alang na ang mga landas ng I at Q ay hindi mainam na mga landas, tulad ng leakage ng LO at kawalaan ng simetrya, ang mga inverted signal na imahe (na matatagpuan sa loob ng saklaw ng naipadala na signal) ay mabubuo, na magreresulta sa mga error sa signal. Sa isang transmiter ng multi-carrier, ang signal ng imahe ay maaaring malapit sa carrier, na nagdudulot ng in-band na malaswang radiation. Ang mga wireless transmiter ay madalas na gumagamit ng kumplikadong digital predistortion upang mabawi ang mga nasabing depekto.
Sa transmiter ng direktang conversion ng RF na ipinakita sa Larawan 1 (D), isang quadrature demodulator ang ginagamit sa digital domain, at ang LO ay pinalitan ng isang NCO, kaya't halos perpektong simetrya ang nakuha sa mga I at Q channel, at mayroong talaga walang LO leakage. Samakatuwid, ang output ng digital modulator ay isang digital RF carrier, na ipinadala sa ultra-high-speed DAC. Dahil ang output ng DAC ay isang discrete time signal, isang nabuong dalas ng imahe na katumbas ng DAC na dalas ng orasan (CLK) ay nabuo. Sinisisi ng BPF ang output ng DAC, pipiliin ang RF carrier, at pagkatapos ay ipapadala ito sa variable gain amplifier (VGA).
High-IF transmiter
Maaari ring gamitin ng mga RF transmitters na direktang conversion ang pamamaraang ito upang makabuo ng mas mataas na dalas ng mga digital carrier ng dalas, tulad ng ipinakita sa Larawan 1 (C). Dito, pinapalitan ng DAC ang digital intermediate frequency sa isang analog intermediate frequency carrier. Matapos ang DAC, gamitin ang katangian ng pagpili ng dalas ng band-pass filter upang ma-filter ang dalas ng dalas ng imahe ng dalas. Pagkatapos ang kinakailangang intermediate frequency signal ay ipinadala sa panghalo upang makabuo ng dalawang sidebands kung saan ang signal ng IF ay halo-halong sa LO, at sinala ng isa pang filter ng bandpass upang makuha ang kinakailangang RF sideband.
Malinaw na, ang direktang arkitektura ng conversion ng RF ay nangangailangan ng kaunting mga aktibong sangkap. Dahil ang FPGA o ASIC na may digital quadrature modulator at NCO ay ginagamit upang mapalitan ang analog quadrature modulator at LO, iniiwasan ng arkitektura ng conversion ng direktang dalas ng RF ang error na kawalan ng timbang ng mga I at Q channel at LO leakage. Bilang karagdagan, dahil ang sampling rate ng DAC ay napakataas, mas madaling mag-synthesize ng mga signal ng broadband, habang tinitiyak na natutugunan ang mga kinakailangan sa pag-filter.
Ang DAC na may mahusay na pagganap ay isang pangunahing sangkap para sa direktang arkitektura ng conversion ng RF upang mapalitan ang tradisyunal na wireless transmitter. Kailangang bumuo ang DAC ng isang carrier ng dalas ng radyo na hanggang sa 2GHz o mas mataas, at ang maikhang pagganap ay dapat na maabot ang baseband o intermediate na pagganap ng dalas na ibinigay ng iba pang mga arkitektura. Ang MAX5879 ay tulad ng isang mataas na pagganap na DAC.
Paggamit ng MAX5879 DAC upang Napagtanto RF Direct Conversion Transmitter
Ang MAX5879 ay isang 14-bit, 2.3Gsps RF DAC na may isang output bandwidth na mas malaki sa 2GHz, ultra-mababang ingay at mababa ang maling pagganap, at idinisenyo para sa mga RF direct conversion transmitter. Ang tugon sa dalas nito (Larawan 2) ay maaaring maitakda sa pamamagitan ng pagbabago ng tugon ng salpok nito, at ang mode na hindi bumalik-sa-zero (NRZ) ay ginagamit para sa unang output ng Nyquist band. Nakatuon ang mode na RF sa lakas ng paglabas ng pangalawa at pangatlong banda ng Nyquist. Ang mode na return-to-zero (RZ) ay nagbibigay ng patag na tugon sa maraming mga bandang Nyquist, ngunit mas mababang lakas ng output. Ang natatanging tampok ng MAX5879 ay ang RFZ mode. Ang mode na RFZ ay isang "zero fill" na mode ng dalas ng radyo, kaya't ang rate ng sampling ng input ng DAC ay kalahati ng iba pang mga mode. Kapaki-pakinabang ang mode na ito para sa synthesizing signal na may mas mababang bandwidth at maaaring maglabas ng mga signal na may mataas na dalas sa high-order na banda ng Nyquist. Kaya't ang MAX5879 DAC ay maaaring magamit upang ma-synthesize ang mga modulated carriers na lumampas sa rate ng sampling nito, limitado lamang ng 2 + GHz analog output bandwidth.
Larawan 2. Napipiling mga katangian ng tugon sa dalas ng MAX5879 DAC. Ipinapakita ang pagsubok sa pagganap ng MAX5879 na ang pagbaluktot ng intermodulation ng signal ng 4-carrier GSM ay mas malaki kaysa sa 74dB sa 940MHz (Larawan 3); sa 2.1GHz, ang katabing channel leakage power ratio (ACLR) ng 4-carrier WCDMA signal ay 67dB (Larawan 4); sa 2.6GHz, Ang ACLR ng 2-carrier LTE ay 65dB (Larawan 5). Ang DAC na may pagganap na ito ay maaaring suportahan ang direktang pagbubuo ng digital ng iba't ibang mga signal ng digital modulation sa multi-Nyquist frequency band, at maaaring magamit bilang isang pangkaraniwang hardware para sa mga multi-standard, multi-band wireless base station transmitter.
Larawan 3. MAX5879 4-carrier GSM test test, 940MHz at 2.3Gsps (unang bandang Nyquist).
Larawan 4. MAX5879 4-carrier WCDMA test test, 2140MHz at 2.3Gsps (pangalawang Nyquist band).
Larawan 5. MAX5879 2-carrier LTE na pagsubok sa pagganap, 2650MHz at 2.3Gsps (pangatlong banda ng Nyquist).
RF direktang application ng transmiter ng conversion
Ang MAX5879 DAC ay maaari ring magpadala ng maraming mga carrier sa Nyquist band nang sabay-sabay. Ang pagpapaandar na ito ay kasalukuyang ginagamit sa link ng paghahatid ng downlink ng cable telebisyon upang magpadala ng maramihang mga QAM na modulated signal sa 50MHz hanggang 1000MHz frequency band. Para sa application na ito, ang density ng carrier na suportado ng RF direct conversion transmitter ay 20-30 beses kaysa sa iba pang mga arkitektura ng paghahatid. Bilang karagdagan, dahil ang isang solong broadband RF direct conversion transmitter ay pinapalitan ang maraming mga wireless transmitter, ang pagkonsumo ng kuryente at lugar ng front end ng cable TV ay lubos na nabawasan.
Ang mga RF direct conversion transmitter batay sa MAX5879 ay maaaring magamit para sa mga aplikasyon ng broadband at mataas na dalas ng output. Halimbawa, sa pagtaas ng katanyagan ng mga smart phone at tablet computer, mangangailangan ang mga wireless base station ng isang mas malawak na frequency band. Walang alinlangan na ang kasalukuyang mga transmiter na sumusuporta sa mga naturang aparato ay unti-unting mapapalitan ng mga RF direct conversion transmitter batay sa mga RF DAC na may mataas na pagganap (tulad ng MAX5879).
upang sum up
Ang transmiter na nakabatay sa RF DAC ay may isang bandwidth ng paghahatid na higit pa sa tradisyunal na arkitektura nang walang pagkawala ng pabuong pagganap. Maaari itong ipatupad gamit ang FPGA o ASIC, inaalis ang pangangailangan para sa mga analog quadrature modulator at LO synthesizer, sa gayong pagpapabuti ng pagiging maaasahan ng mga wireless transmitter na Kasarian. Ang pamamaraan na ito ay lubos ding binabawasan ang bilang ng mga bahagi, at sa karamihan ng mga kaso ay binabawasan din ang pagkonsumo ng kuryente ng system.
Ang aming iba pang mga produkto:
